빛과 물체의 색
빛의 색
① 색
- 사람의 눈은 어떠한 사물을 볼 때 색과 형태를 통해서 지각하므로 색은 시각의 기본 요소 중 하나이다.
- 색은 빛에 의해 구별되기 때문에 빛이 없으면 색 구별이 어렵다.
- 눈의 망막에는 원추세포(추상체), 간상세포(간상체)라는 두 종류의 시세포가 있다.
- 태양이나 전등 같이 밝은 조명 아래에서는 원추세포가 작용하여 색기작을 만들고, 달빛과 같은 어두운 조명 아래에서는 간상세포가 작용하여 흑백사진처럼 무채색의 시각을 만든다.
| 추상체 | - 원추세포라고 하며, 색을 구별하는 역할을 한다. - 주로 밝은 곳에서 작용한다. - 색맹은 색을 구별하는 추상세포의 기능이 원활하지 못해서 생기는 색각의 이상 현상이다. |
| 간상체 | - 한상체라고도 불리며, 망막세포의 일종이다. - 주로 어두운 곳에서 작용한다. - 색채 지각보다는 명암을 식별하는 역할을 한다. - 빛의 밝고 어두움만을 감지하기 때문에 흰색, 회색, 검정만을 판단하는 시세포로 이루어져 있다. |
| 망막 | - 인간이 사물을 보고 대뇌에서 지각할 수 있으려면 빛 에너지가 전기화학적인 에너지로 바뀌어야 한다. - 에너지의 변환을 담당하는 수용기관이 망막이다. |
- 색각 이상
| 색맹 | - 망막의 시세포에 이상이 있어서 색을 잘 구별하지 못하는 색채 지각 현상이다. - 색을 식별하는 능력이 없거나 부족한 것을 의미한다. - 대부분의 경우 선천적이며 여성보다는 남성에게 발현 가능성이 높다. |
| 전색맹(전색각 이상) | - 추상체의 기능이 없어서 모든 색을 구별하지 못하고 명암만을 느낄 수 있다. - 부분색맹 * 적록 색맹 : 빨강과 초록색만 회색으로 보이는 것 * 황청 색맹 : 청과 황색만이 회색으로 보이는 것 |
| 색약 | 추상체 세포가 기능적으로 부실하거나, 어느 하나가 현저히 적어서 빛이 약할 때나 먼 곳을 바라볼 때 색을 분별하는 능력이 정상보다 부족한 증상이며 적색약과 녹색약으로 나뉜다. |
② 스펙트럼
- 1666년 아이작 뉴턴은 삼각형 프리즘을 통해 빛의 파장에 따라 굴절하는 각도가 다른 성질을 이용하여 프리즘에 의한 순수한 가시색을 얻었다. 이때의 분광을 통해 빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 남색, 보라의 일곱 가지 기본색을 식별해냈다.
- 분광이라고도 하며 파장에 따라 굴절률이 다르기 때문에 서로 다른 색으로 분산을 일으키게 된다.
- 분광을 통해 얻어진 빛은 다시 프리즘을 통과시켜도 분광되지 않는다.
③ 가시광선
- 우리의 눈에 색채로서 지각되는 범위의 파장 내에 있는 스펙트럼으로써, 대략 380nm ~ 780nm(나노미터) 범위를 말한다.
- 빨간색으로부터 보라색으로 갈수록 파장이 짧아진다.
- 빨강보다 파장이 긴 빛을 적외선, 보라보다 파장이 짧은 빛을 자외선이라고 한다.
- (자외선, X선 380nm 이하, 적외선, 라디오 전파 780nm 이상)
물체의 색
- 물체의 색은 물체 표면에 반사하는 빛의 분광분포에 따라 여러가지 다른 색들로 나타낸다.
- 자연물의 경우 함유하고 있는 색소에 반사된 빛이 눈에 보이는 것으로서, 사물은 백색광 중 어떤 특정 색을 흡수 투과시키는데 대부분의 광파장을 반사하면 그 물체는 흰색으로 보이고, 광파장을 흡수하면 그 물체는 검정색으로 보인다.
| 물체색 | 물체 자체가 가지고 있는 것처럼 보이는 색 |
| 표면색 | 물체의 표면에서 반사한 빛의 파장 범위가 색으로 보이는 것으로 백색광이나 장파장, 단파장 등을 느낄 수 있는 색 |
| 평면색 | 면색이라고 하며, 순수한 색으로서 작은 구멍에서 색을 보는 것처럼 색채의 질감이나 환경 등을 배제한 상태에서 색을 느낄 수 있으며, 거리감이 불확실하고 입체감이 없는 색 |
| 투과색 | 물체를 반사하는 빛이 나타내는 색으로서 빛을 투과하여 나타내는 색 |
| 공간색 | 투명하거나 반투명하며 유리병 속의 액체나 얼음처럼 3차원 공간을 투영한 부피가 느껴지는 색 |
| 경연색 | 거울처럼 표면에 비치는 색 |
| 금속색 | 금속에 나타나는 색 |
색의 지각
- 색을 지각하기 위해서는 가시광선, 물체, 인간의 눈이 있어야 한다.
- 색지각의 4대 조건은 빛의 밝기, 물체의 크기, 색의 대비, 색의 노출 시간으로 구성된다.
- 색지각의 4대 조건
| 빛의 밝기 | 빛은 색지각의 기본이 되며, 빛에 따라 색이 다르게 보인다. |
| 물체의 크기 | 색을 지각하기 위해서는 일정 크기의 물체가 있어야 한다. |
| 색의 대비 | 색상의 차이가 많을수록 색을 정확히 구별할 수 있다. |
| 색의 노출 시간 | 사무을 오랫동안 보게 되면 색순응이 일어나 다른 색으로 지각될 수도 있다. |
① 항상성
- 배경색과 조명이 변해도 색채를 그대로 인지하려느 특성을 말한다.
- 백열등과 태양광선 아래에서 측정한 사과의 빛은 스펙트럼 특성이 달라졌어도 사과의 빨간색은 달리 지각되지 않는다는 점을 예시로 들 수 있다.
- 색의 항색성이라고도 한다.
② 색순응
- 어떤 조명광이나 물체색을 오랫동안 보면 그 색이 선명해 보이지만 그 밝기는 낮아지는 현상을 말한다. 조명의 조건에 의해서 추상체와 간상체의 작용이 바뀌면서 광수용기의 민감도에 따라 명순응과 암순응이 일어난다.
| 명암순응 | 어두운 곳에서 밝은 곳으로, 밝은 곳에서 어두운 곳으로 변화될 때 눈의 시세포 추상체와 간상체의 역할이 바뀌는 현상 |
| 명순응 | 어두운 곳에서 밝은 곳으로 갑자기 나왔을 때 처음에는 눈이 부셔 보이지 않지만 점차로 밝은 빛에 순응하게 되어 차츰 보이게 되는 현상 |
| 암순응 | 밝은 곳에서 어두운 곳으로 들어갔을 때, 처음에는 보이지 않던 것이 시간이 지남에 따라 차차 보이기 시작하는 현상 |
③ 명소시
- 추상체가 활동하여 물체의 형태, 색채를 분명히 감지할 수 있는 상태를 말한다.
④ 박명시
- 해가 지면서 어둑신해질 때 물체가 흐릿해져 보기 어려운 상태로 되는 것을 말한다. 명소시와 암소기 중간 정도의 밝기에서 추상체와 간상체가 모두 활동하고 있는 시간 상태를 말하며 대표적인 색이 녹색이다.
⑤ 연색성
- 조명에 의하여 물체의 색을 결정하며 동일한 물체가 광원에 따라 각기 다른 색으로 보이는 성질이다.
- 무대 디자인과 상품 진열 등 조명에 따라 물체색이 다르게 지각되는 경우를 말한다.
- 백열등 아래에서는 난색으로, 형광등 아래에서는 한색으로 보이는 것을 예시로 들 수 있다.
⑥ 조건등색
- 영어로는 메타메리즘(Metamerism)이라고 한다.
- 광원에 따라 물체색이 달라 보이는 것과는 다르게 분광반사율이 다른 두 가지 색이 어떤 광원 아래에서 같은 색으로 보이는 현상을 말한다.
⑦ 푸르킨예 현상
- 빛이 약할 경우 눈은 장파장보다 단파장의 빛에 대해 민감해지는 현상이다.
- 낮에 빨간 물체가 밤이 되면 검게 보이고, 낮에 파란 물체가 밤이 되면 밝은 회색으로 보이며, 낮에 추상체로부터 밤에 간상체로 이동하는 현상을 말한다.
- 밝은 곳에서는 노랑, 어두운 곳에서는 청록색이 가장 밝게 느끼는 것으로, 파장이 짧은 색이 나중에 사라지고 파장이 긴 색이 먼저 사라지는 현상이다.
⑧ 색음현상
- 사물의 그림자와 빛의 보색 잔상의 영향을 받아서 보색이 혼합되어 보이는 현상으로 이를 색에 대한 그림자 현상이라고 한다.
⑨ 빛의 성질
| 반사와 흡수 | 물체색이 빛의 반사율과 흡수율에 따라 색을 결정한다. (빛을 모두 반사하게 되면 흰색, 빛을 모두 흡수하게 되면 검은색) |
| 산란 및 확산 | 빛이 대기의 입자와 충돌하여 여러 방향으로 흩어지는 현상(파란 하늘, 노을) |
| 굴절 | 빛이 매질에 입사해서 경계면을 통과하는 파동의 진행방향이 바뀌게 되는 현상(스펙트럼, 안경, 돋보기) |
| 간섭 | 광원에서 나온 파장과 위상이 같은 두 빛이 다른 경로를 통해 한 점에 도달했을 때 빛이 만나는 점이 밝아지거나 어두워지는 현상. (방울, 진주조개, 기름막 등) |
| 회절 | 파동이 장애물의 뒤쪽에 그림자를 만들지 않고 그림자에 해당하는 부분까지 깊숙이 돌아 들어가는 현상으로 산란과 간섭의 두 가지 특성이 합해진 빛의 현상(무지개, 곤충날개, 칼날, 콤팩트디스크) |
| 투과 | 빛이 그대로 투과되는 특성(색유리, 선팅) |
색채 지각설
영 헬름홀츠의 3원색설
- 색각에는 3종(적, 녹, 청)의 기본 감각이 있고, 이 조합에 의해 색각이 성립한다는 이론이다.
- T.영에 의해 제창되었으며 이후 H.헬름홀츠에 의해 발전되었다.
- 영 헬름홀츠의 3원색설은 색광혼합인 가산혼합과도 일치되며, 우리 눈의 망막조직에는 빨강, 녹색, 청색의 색각세포가 있고 색광을 감광하는 신경 섬유가 있어 색지각을 할 수 있다.
- 3원색으로 색을 혼합하여 모든 색이 나온다는 사실로부터 출발한 이론이다.
- 보색과 같은 강도로 혼합하면 백색광이 되는 현상과, 적색을 오랫동안 본 후에 백색을 보면 청록색이 보이는 계시대비 등을 통해 3원색설을 설명했다.
- 동시대비 현상이나 대비, 잔상, 색맹 등을 설명하기에는 다소 어려운 점이 있다.
헤링의 반대색설
- 헤링이 발표한 이론으로 영 헬름홀츠의 3원색설에 대하여 4원색과 무채색광을 가정하고 있다.
- 빨강/녹색, 파랑/노랑, 검정/흰색이 반대되는 3개의 반응 과정을 일으키는 수용체가 있다고 가정하였으며, 이 두 색들은 서로 간에 보색관계에 있기 때문에 반대색설이라 부른다.
- 망막에 빛이 들어올 때 분해와 합성이라는 반대 반응이 일어나는데 이 반응이 동시에 일어나 그 비율에 따라 색이 보이는 것이라고도 설명한 바 있다.
- 헬름홀츠의 3원색설과 대비되는 학설로서 혼색과 색각 이상 등은 3원색설로 설명이 되지만 대비와 잔상 등은 반대색설로 설명이 가능하다.
혼합설
- 망막의 수용기 수준에는 영 헬름홀츠 3원색설과 일치하고 신경제외 뇌에서는 헤링의 반대색설과 일치하는 두 가지 단계의 과정에 의해 색각이 일어난다고 설명했다.
- 영 헬름홀츠의 3원색설은 혼색 및 색각 이상을, 대비와 잔상등의 현상은 반대색설로 설명이 가능하다.
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